научная статья по теме ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗ ADHIB И ADH7 В РУССКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ СИБИРСКОГО РЕГИОНА Биология

Текст научной статьи на тему «ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗ ADHIB И ADH7 В РУССКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ СИБИРСКОГО РЕГИОНА»

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2004, том 38, № 4, с. 625-631

== ГЕНОМИКА. ТРАНСКРИПТОМИКА. ПРОТЕОМИКА =

УДК 575.174:015.03:22+577.151.645:152.1.11

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗ ADH1B И ADH7 В РУССКИХ ПОПУЛЯЦИЯХ СИБИРСКОГО РЕГИОНА

© 2004 г. А. В. Марусин*, В. А. Степанов, М. Г. Спиридонова, В. П. Пузырёв

Научно-исследовательский институт медицинской генетики Томского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук, Томск, 634050 Поступила в редакцию 19.12.2003 г.

Изучено распределение аллелей и генотипов двух генов алкогольдегидрогеназ ADH1B (полиморфизм A/G в экзоне 3, выявляемый рестриктазой MslI) и ADH7 (полиморфизм G/C в интроне 5, выявляемый рестриктазой StyI) в трех русских популяциях сибирского региона. Выявлено отсутствие межпопуляционных и межполовых различий по частотам этих аллелей. Аллель ADH1B*G (+MslI, A2) встречается с низкой частотой (3.6-7.5%), частота "мутантного" аллеля ADH7 (-StyI, В2) в общей выборке трех популяций (n = 339) составила 46.02%. Частоты аллелей этих генов в популяциях удовлетворяют равновесию Харди-Вайнберга и равновесию по сцеплению. В общей популяции и среди жителей г. Томска (n = 113) обнаружено повышение частоты аллеля В2 ADH7 (на 11 и 9%, P = 0.001 и Р = 0.017 соответственно) в старшей возрастной группе (после 40 лет). Не обнаружено влияния полиморфных аллелей генов ADH7 и ADH1B на антиоксидантную активность, оцененную по способности плазмы крови снижать выход продуктов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой в модельной системе "ионы Ре2+-лецитин". В выборке г. Томска у носителей аллеля A2 ADH1B выявлено статистически значимое снижение содержания сывороточных липопротеинов очень низкой плотности (на 9.95%, Р = 0.045) и близкое к статистически значимому понижение систолического давления (на 6.80%, Р = 0.068) и содержания триглицеридов в сыворотке крови (на 6.16%, Р = 0.058).

Ключевые слова: человек, популяционная генетика, алкогольдегидрогеназы, генетический полиморфизм.

ALCOHOL DEHYDROGENASES ADH1B AND ADH7 GENE POLYMORPHISM IN RUSSIAN POPULATION FROM THE SIBERIAN REGION, by A. V. Marussin, V. A. Stepanov, M. G. Spiridonova, V. P. Puzyrev (Research Indtitute of Medical Genetics, Tomsk Research Center, Russian Academy of Medical Sciences, Tomsk, 634050 Russia; e-mail: marussin@img.tsu.ru). The Allele and genotype didtributions of the two alcohol dehydrogenase genes ADH1B (polymorphism A/G in exon 3, detected with restrictase MslI) and ADH7 (polymorphism G/C in intron 5, detected with restrictase StyI) was studied in three Russian populations from the Siberian region. The absence of interpopulation and intersexual differences in the allele frequency was determined. The allele ADH1B*G (+MslI, A2) was found in low frequency (3.6-7.5%), the mutant allele ADH7 (-StyI, B2) frequency in total population (n = 339) was 46.02%. The genotype distributions of the ADH1B and ADH7 in these populations were agreed with the Hardy-Weinberg equilibrium and linkage equilibrium. Increased frequency of ADH7 B2 allele was revealed in elder group (after 40 years) in the total sample and in the Tomsk city inhabitants (n = 113) on 11% (P = 0.001) and 9% (P = 0.017) accordingly. ADH7 and ADH1B genes polymorpisms did not show association with antioxidant activity, which was determined from the blood plasma ability to reduce the yield of products interacting with thiobarbituric acid in the lecitin-Fe2+ ions model system. The statistically significant decrease of serum very low density lipoproteins (LPVLD) level (on 9.95%, P = = 0.045) and close to statistically significant decrease systolic pressure (on 6.80%, P = 0.068) and serum triglycerides level (on 6.16 of %, P = 0.058) were revealed among the A2 allele ADH1B gene carriers in Tomsk population.

В настоящее время известно пять классов алкогольдегидрогеназ (ЛБЫ, [КФ 1.1.1.1]), катализирующих реакции превращения различных спиртов в альдегиды. Кодируют эти ферменты семь генов, образующих кластер протяженностью около 380 т.п.н. в области д21-23 хромосомы 4 [1]. Гены ЛЭИ первого класса (ЛПИ1Л, ЛОИ1Б, ЛОИ1С) находятся в трехгенном кластере (~77 т.

* Эл. почта: marussin@img.tsu.ru

п. н.), ближе к 5'-концу которого расположен ген ЛОИ7 (ЛБЫ класса IV), а в 3'-направлении от него -гены ЛОИ6, ЛБИ4 и ЛБИ5 (ЛБЫ классов V, II и III соответственно) [1]. Наибольшее сходство имеют ЛБЫ класса I. Следует отметить, что все семь генов обладают сходной структурой, но экспресси-руются в разных тканях. При этом они кодируют белки со сходной аминокислотной последовательностью, которые обладают разной субстрат-

ной специфичностью [2-4]. Некоторое исключение составляет ADH класса III (ген ADH5, [КФ 1.2.1.1]), функционирующая, главным образом, как глутатион-зависимая формальдегид-дегидро-геназа [5]. ADH первого класса метаболизируют преимущественно этанол, и полиморфные аллели генов этих ферментов связаны с распространенностью алкоголизма в популяциях. Например, частота аллеля ADH1B*2 (ADH1B*47His, ранее ADH2-2), который кодирует белок с заменой Arg47 —► His, приводящей к повышению каталитической активности фермента, заметно варьирует в различных этнических группах и предохраняет от развития алкоголизма [1, 6]. Этот аллель чаще встречается в восточно-азиатских популяциях. Высокая частота этого аллеля и низкая распространенность алкогольной зависимости обнаружены у евреев-ашкенази [7]. Ген ADH7 длиной 17.3 т. п. н. содержит 9 экзонов, кодирующих 374 аминокислотных остатка, его продукт обладает высокой ретинолдегидрогеназной активностью [8, 9]. ADH классов I и IV произошли от общего предшественника и, следовательно, сохраняют общие функции, в частности, способность к окислению этанола. Одна из главных функций ADH7 -окисление ретинола до ретиналя, который участвует в синтезе ретиноевой кислоты - гормона, необходимого для дифференцировки клеток. Ген ADH7 экспрессируется преимущественно в кишечнике и пищеводе [8], а его продукт катализирует, главным образом, разложение смесей спиртов со средней длиной цепи (октанол) и ароматических спиртов. При высоких концентрациях этанола ADH7, как и ADH первого класса, участвует в первом этапе его утилизации [5].

Таким образом, алкогольдегидрогеназы - это многофункциональные ферменты, которые участвуют в метаболизме ретиноидов, катаболизме нейромедиаторов, превращениях стероидных гормонов и ю-оксижирных кислот, процессах синтеза холестерина и желчных кислот. Они также защищают клетки от действия различных ксенобиотиков, экзогенного этанола и эндогенных токсических соединений [5]. Наиболее хорошо изучены гены этанол-окисляющих ADH классов I и IV.

Нами проанализирован полиморфизм генов ADH1B и ADH7 в выборках из трех сибирских популяций русских с целью изучения генофонда популяций Сибири и использования полученных данных для оценки предрасположенности к алкоголизму в регионе. Описана генетическая структура трех популяций Томской области (г. Томск, г. Северск, с. Каргала), оценена возрастная, половая и межпопуляционная изменчивость частот аллелей и генотипов генов ADH1B и ADH7 и неравновесие по сцеплению. С учетом разнообразия функций ADH, а также антиоксидантной активности витамина А (ретинол), проанализирован вклад полиморфных аллелей ADH1B и ADH7 в из-

менчивость признаков, отражающих состояние антиоксидантной системы (АОС) организма и особенности липидного обмена.

УСЛОВИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

В работе использовали хранящиеся в банке ДНК НИИ медицинской генетики Томского научного центра СО РАМН образцы ДНК практически здоровых представителей трех популяций Томской области: г. Томска (111 мужчин и две женщины, все русские); с. Каргала, расположенного в 65 км от Томска (46 мужчин и 52 женщины, 98% русские); г. Северска (10 км от Томска, 99 мужчин и 79 женщин, 89% русские). ДНК была выделена из цельной венозной крови с использованием перхлоратного метода в присутствии фенола [10].

Генотипирование аллелей генов ADH1B и ADH7

(NCBI Assay ID ss2978360 для ADH1B, ss2978365 для ADH7 [11]) проводили с помощью ПЦР и анализа ПДРФ в 2%-ном агарозном геле. Условия ПЦР и структура праймеров описаны ранее [1]. Полиморфизм А/G в экзоне 3 гена ADH1B, приводящий к появлению сайта рестрикции MslI, представлен двумя аллелями - A1 - дикий тип (685 п. н.) и А2 - мутантный аллель (443 + 242 п. н.). Полиморфизм G/C в интроне 5 гена ADH7, выявляемый по сайту рестрикции StyI, приводит к появлению аллелей В1 - дикий тип (263 + 214 п. н.), и В2 - му-тантный аллель (477 п. н.).

Антиоксидантную активность (АОА) плазмы крови определяли спектрофотометрически по содержанию малонового диальдегида [12, 13]. АОА определена в выборках г. Северска (101 человек) и с. Каргала (51 человек). Коррекцию сезонных колебаний и межпопуляционных отличий проводили по формуле, учитывающей стандартные отклонения в группах [14, 15].

В выборке г. Томска проанализировали следующие количественные признаки: систолическое и диастолическое давление, содержание в плазме крови общего холестерина, триглицеридов, липо-протеинов высокой, низкой и очень низкой плотностей. Все показатели, за исключением артериального давления, скорректированы на индекс массы тела. Оценивали нормальность распределения количественных признаков и, в случае необходимости, привели их к нормальному путем логарифмирования.

Ассоциацию изученных полиморфных аллелей генов ADH1B и ADH7 с количественными признаками изучали с использованием одно- и двухфакторного дисперсионного анализа. Частоты аллелей, соответствие распределения равновесию Харди-Вайнберга, наблюдаемую и ожидаемую гетерозиготность, сравнение частот аллелей и генотипов в группах, проверку неравновесия по

Таблица 1. Распределение и частоты генотипов полиморфных генов ЛБИ1Б, ЛОИ7 в выборках неродственных индивидов из трех популяций Томской области

Выборка Ген, генотип Количество Частота X2 P Возраст (min-max) n

г. Северск ADH1B* 52.65 ± 0.92 128

Al/Al 112 87.50 0.57 0.451 (12-75)

Al/A2 16 12.50

ADH7

B1/B1 32 25.00 0.27 0.600

B1/B2 61 47.66

B2/B2 35 27.34

с. Каргала ADH1B* 0.13 0.714 37.39

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком